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古新世—始新世极热事件

十一月 19, 2023

古新世－始新世极热事件（英語：Paleocene–Eocene Thermal Maximum；简称：PETM），或称为“第一次始新世极热事件”（英語：Eocene Thermal Maximum 1；简称：ETM1），过去也被称为“早始新世极热事件（Initial Eocene Thermal Maximum）”和“晚古新世极热事件（Late Paleocene Thermal Maximum）”，是指地质年代里一个时期内全球温度平均温度上升5℃到8℃的事件[1]。该气候事件发生在古新世与始新世地质时期的边界[2]。事件发生的确切时间和持续时长尚不确定，但估计发生在距今5,550万年前[3]。

过去6500万年以来气候变化示意图，依据底栖有孔虫沉积物氧同位素含量变换制成。古新世－始新世极热事件的气候特征在于短暂而明显的负面偏移，这归咎于当时气候的快速变暖。需要注意的是，由于数据的平滑，图中的偏移程度被低估了。

据估计，在相关时期里大量碳排放到大气中持续了2万年到5万年；而整个温暖期则持续了20万年。在这段时期里，全球平均温度上升了5℃到8℃[1]。

古新世－始新世极热事件的肇始与北大西洋大型火成岩区域（英语：North Atlantic Igneous Province）的火山作用和隆起有关，这导致了地球碳循环的极端变化和温度的显著升高[1][4][5]。这一时期的特点是来自全球的碳稳定同位素比值（英语：Stable isotope ratio）（δ13碳（英语：δ13C））出现了显著的负偏差；更具体地说，海洋及陆地中碳酸盐和有机碳的“13碳 / 12碳”比率大大降低[1][6][7]。而根据相匹配的δ13碳（英语：δ13C）、δ11硼、δ18氧数据显示，在5万年的时间里，向大气释放了12,000,000兆吨的碳（相当于至少44,000,000兆吨的二氧化碳当量（英语：Carbon dioxide equivalent））[4]，平均每年释放240兆吨碳。

这一时期的岩石地层剖面也显示了其他寻多变化[1]。许多微生物化石记录着主要的调整，例如：在海洋里，底栖有孔虫的大规模灭绝、双鞭毛虫在全球的扩张以及浮游有孔虫（Planktic Foraminifera）和钙质超微化石（Calcareous Nanofossils）的出现都发生在古新世－始新世极热事件的开始阶段；而在陆地上，欧洲和北美地区忽然出现哺乳动物（包括灵长目）。在这段时间内，许多露头和许多钻芯内的沉积物沉积都发生了显著变化。

最晚大约从1997年开始，地球科学领域就开始对古新世－始新世极热事件进行了研究；并以此进行模拟以了解全球变暖的效应，以及大量碳排放对海洋（包括海洋酸化）和大气的影响[8]。今天，人类每年大约需要排放10,000兆吨的碳。按照这个速度发展下去，在未来1000年之后，人类的碳排放量将相当于古新世－始新世极热事件时期的碳排放量。但是一个主要的区别在于，古新世－始新世极热事件时期，由于整个地球没有冰，因而德雷克海峡并未打开而中美洲海道（英语：Central American Seaway）尚未关闭[9]。尽管现在通常认为古新世－始新世极热事件是全球变暖和大量碳排放的“研究案例”，但该事件的产生原因、发展细节和总体意义仍然不确定。

古近纪关键事件
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南极第一次被永久冰盖[10]
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非鸟恐龙灭绝
古近纪关键事件大致时间尺
时间轴单位：百万年

环境背景 编辑

与今天相比，古近纪早期的海洋与大陆的构造有一定的差异。巴拿马地峡尚未连接南美洲与北美洲，这使得太平洋与大西洋之间可以进行直接的低纬度环流。而现在用来隔开南美洲与南极洲的德雷克海峡则在当时还未打开，这也许阻止了南极洲的热隔离。北极地区也许受到更多限制。尽管对始新世过去大气中二氧化碳含量的绝对指标并不一致，但是现有的所有指标都显示当时的二氧化碳含量高于现在。因此，当时地球上并无任何明显的冰盖[11]。

从古新世晚期到始新世早期，地球表面温度上升了大约6℃，最终达到了“始新世早期气候最适宜期”（EECO）[11]。在这个长期的、逐渐变暖的过程中，至少有两个（可能还有更多个）“超高温现象”。这些事件可以定义为地质历史上的短暂事件（持续时间短于20万年），其特征为急速的地球变暖、重大的环境突变和大量的碳排放增加。而在这些事件中，“古新世－始新世极热事件”是最极端的，同时（至少在新生代内）也许还是第一次发生。另一个高温事件明显发生在距今大约5,370万年前，现在也被称为“第二次始新世极热事件（英语：Eocene Thermal Maximum 2）（ETM-2）”（也被称为“H-1事件”）。此外，距今大约5,360万年（H-2事件）、5,330（I-1事件）、5,320万年（I-2事件）和5,280万年（K事件、X事件或第三次始新世极热事件）也都发生过明显的高温事件。始新世超高温事件的数量、命名、绝对年龄和相关全球影响等都是现在研究的重要对象。它们是否发生在长期变暖期间，以及它们是否与地质记录中更早时期明显相似的事件（例如侏罗纪的“托阿尔阶灭绝事件”）有因果关系，这都是悬而未决的问题。

深水酸化以及后来从北大西洋的扩散可以很好地解释碳酸盐溶解的空间变化。模型模拟显示事件发生时酸性水在北大西洋深处的蓄积[12]。

相关证据 编辑

全球暖化 编辑

 
中生代和新生代深海温度和冰量的叠加记录。

在古新世－始新世极热事件开始时，全球温度在大约20,000年内增加了大约6 °C（43 °F）。此次变暖叠加在古近纪早期（英语：Climate across Cretaceous–Paleogene boundary）“长期”气温变暖上，有多个证据证明了这一点。有孔虫外壳的δ18O含量发生了大于1‰的负偏移，无论是在海表水还是海底水皆如此。由于古近纪早期大陆冰层稀少，δ18O的变化很可能意味着海洋温度升高[13]。通过对化石组合的分析，有孔虫的镁钙比值及某些有机化合物（例如：TEX86（英语：TEX86））的数据变化也支持了温度上升这一现象。

在古新世－始新世极热事件时期，全球气温上升的精确界限以及该界限是否会随纬度变化而变化等问题，迄今为止依旧悬而未决。海洋表层水的氧同位素及碳酸盐壳沉淀中的镁钙比都是测量并重建过去气温的关键数据；但是这两个用于测量古气温的关键数值在低纬度地区会受到影响，因为在海底重新结晶的碳酸盐会使其值低于形成时的值。另一方面，由于季节因素，这些和其他温度测量替代物（例如：TEX86）在高纬度地区会有所变化。也就是说，当发生碳酸盐和有机碳生成时，“温度记录器”偏向夏季，因此偏高。

碳排放增加 编辑

与当今气候比较 编辑

时间线 编辑

影响后果 编辑

天气 编辑

气温 编辑

海洋 编辑

陆地 编辑

生命 编辑

可能原因 编辑

大型金伯利岩田喷发 编辑

火山活动 编辑

彗星撞击 编辑

泥炭燃烧 编辑

轨道驱动 编辑

甲烷释放 编辑

海洋环流 编辑

环境复苏 编辑

相关条目 编辑

参考资料 编辑

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延伸阅读 编辑

  • Phil Jardine. Patterns in Palaeontology: The Paleocene–Eocene Thermal Maximum. Palaeontology Online. 2011, 1 (5) [2020-03-11]. （原始内容于2021-02-24）. 

外部链接 编辑

 其它滅絕事件
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↓A5（英语：Mulde event）
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古新世, 始新世极热事件, 此條目可参照英語維基百科相應條目来扩充, 2020年3月11日, 若您熟悉来源语言和主题, 请协助参考外语维基百科扩充条目, 请勿直接提交机械翻译, 也不要翻译不可靠, 低品质内容, 依版权协议, 译文需在编辑摘要注明来源, 或于讨论页顶部标记, href, template, translated, page, html, title, template, translated, page, translated, page, 标签, 古新世, 始新世极热事件, 英語, paleoce. 此條目可参照英語維基百科相應條目来扩充 2020年3月11日 若您熟悉来源语言和主题 请协助参考外语维基百科扩充条目 请勿直接提交机械翻译 也不要翻译不可靠 低品质内容 依版权协议 译文需在编辑摘要注明来源 或于讨论页顶部标记 a href Template Translated page html title Template Translated page Translated page a 标签 古新世 始新世极热事件 英語 Paleocene Eocene Thermal Maximum 简称 PETM 或称为 第一次始新世极热事件 英語 Eocene Thermal Maximum 1 简称 ETM1 过去也被称为 早始新世极热事件 Initial Eocene Thermal Maximum 和 晚古新世极热事件 Late Paleocene Thermal Maximum 是指地质年代里一个时期内全球温度平均温度上升5 到8 的事件 1 该气候事件发生在古新世与始新世地质时期的边界 2 事件发生的确切时间和持续时长尚不确定 但估计发生在距今5 550万年前 3 过去6500万年以来气候变化示意图 依据底栖有孔虫沉积物氧同位素含量变换制成 古新世 始新世极热事件的气候特征在于短暂而明显的负面偏移 这归咎于当时气候的快速变暖 需要注意的是 由于数据的平滑 图中的偏移程度被低估了 据估计 在相关时期里大量碳排放到大气中持续了2万年到5万年 而整个温暖期则持续了20万年 在这段时期里 全球平均温度上升了5 到8 1 古新世 始新世极热事件的肇始与北大西洋大型火成岩区域 英语 North Atlantic Igneous Province 的火山作用和隆起有关 这导致了地球碳循环的极端变化和温度的显著升高 1 4 5 这一时期的特点是来自全球的碳稳定同位素比值 英语 Stable isotope ratio d13碳 英语 d13C 出现了显著的负偏差 更具体地说 海洋及陆地中碳酸盐和有机碳的 13碳 12碳 比率大大降低 1 6 7 而根据相匹配的d13碳 英语 d13C d11硼 d18氧数据显示 在5万年的时间里 向大气释放了12 000 000兆吨的碳 相当于至少44 000 000兆吨的二氧化碳当量 英语 Carbon dioxide equivalent 4 平均每年释放240兆吨碳 这一时期的岩石地层剖面也显示了其他寻多变化 1 许多微生物化石记录着主要的调整 例如 在海洋里 底栖有孔虫的大规模灭绝 双鞭毛虫在全球的扩张以及浮游有孔虫 Planktic Foraminifera 和钙质超微化石 Calcareous Nanofossils 的出现都发生在古新世 始新世极热事件的开始阶段 而在陆地上 欧洲和北美地区忽然出现哺乳动物 包括灵长目 在这段时间内 许多露头和许多钻芯内的沉积物沉积都发生了显著变化 最晚大约从1997年开始 地球科学领域就开始对古新世 始新世极热事件进行了研究 并以此进行模拟以了解全球变暖的效应 以及大量碳排放对海洋 包括海洋酸化 和大气的影响 8 今天 人类每年大约需要排放10 000兆吨的碳 按照这个速度发展下去 在未来1000年之后 人类的碳排放量将相当于古新世 始新世极热事件时期的碳排放量 但是一个主要的区别在于 古新世 始新世极热事件时期 由于整个地球没有冰 因而德雷克海峡并未打开而中美洲海道 英语 Central American Seaway 尚未关闭 9 尽管现在通常认为古新世 始新世极热事件是全球变暖和大量碳排放的 研究案例 但该事件的产生原因 发展细节和总体意义仍然不确定 古近纪关键事件查论编 65 60 55 50 45 40 35 30 25 中生代新生代白垩纪古近纪新近纪古新世始新世渐新世达宁期塞兰特期赞尼特期伊普雷斯期路特期巴尔顿期普里阿邦期鲁培尔期恰特期 PETM 南极第一次被永久冰盖 10 非鸟恐龙灭绝古近纪关键事件大致时间尺时间轴单位 百万年 目录 1 环境背景 2 相关证据 2 1 全球暖化 2 2 碳排放增加 3 与当今气候比较 4 时间线 5 影响后果 5 1 天气 5 2 气温 5 3 海洋 5 4 陆地 5 5 生命 6 可能原因 6 1 大型金伯利岩田喷发 6 2 火山活动 6 3 彗星撞击 6 4 泥炭燃烧 6 5 轨道驱动 6 6 甲烷释放 6 7 海洋环流 7 环境复苏 8 相关条目 9 参考资料 10 延伸阅读 11 外部链接环境背景 编辑与今天相比 古近纪早期的海洋与大陆的构造有一定的差异 巴拿马地峡尚未连接南美洲与北美洲 这使得太平洋与大西洋之间可以进行直接的低纬度环流 而现在用来隔开南美洲与南极洲的德雷克海峡则在当时还未打开 这也许阻止了南极洲的热隔离 北极地区也许受到更多限制 尽管对始新世过去大气中二氧化碳含量的绝对指标并不一致 但是现有的所有指标都显示当时的二氧化碳含量高于现在 因此 当时地球上并无任何明显的冰盖 11 从古新世晚期到始新世早期 地球表面温度上升了大约6 最终达到了 始新世早期气候最适宜期 EECO 11 在这个长期的 逐渐变暖的过程中 至少有两个 可能还有更多个 超高温现象 这些事件可以定义为地质历史上的短暂事件 持续时间短于20万年 其特征为急速的地球变暖 重大的环境突变和大量的碳排放增加 而在这些事件中 古新世 始新世极热事件 是最极端的 同时 至少在新生代内 也许还是第一次发生 另一个高温事件明显发生在距今大约5 370万年前 现在也被称为 第二次始新世极热事件 英语 Eocene Thermal Maximum 2 ETM 2 也被称为 H 1事件 此外 距今大约5 360万年 H 2事件 5 330 I 1事件 5 320万年 I 2事件 和5 280万年 K事件 X事件或第三次始新世极热事件 也都发生过明显的高温事件 始新世超高温事件的数量 命名 绝对年龄和相关全球影响等都是现在研究的重要对象 它们是否发生在长期变暖期间 以及它们是否与地质记录中更早时期明显相似的事件 例如侏罗纪的 托阿尔阶灭绝事件 有因果关系 这都是悬而未决的问题 深水酸化以及后来从北大西洋的扩散可以很好地解释碳酸盐溶解的空间变化 模型模拟显示事件发生时酸性水在北大西洋深处的蓄积 12 相关证据 编辑全球暖化 编辑 nbsp 中生代和新生代深海温度和冰量的叠加记录 在古新世 始新世极热事件开始时 全球温度在大约20 000年内增加了大约6 C 43 F 此次变暖叠加在古近纪早期 英语 Climate across Cretaceous Paleogene boundary 长期 气温变暖上 有多个证据证明了这一点 有孔虫外壳的d18O含量发生了大于1 的负偏移 无论是在海表水还是海底水皆如此 由于古近纪早期大陆冰层稀少 d18O的变化很可能意味着海洋温度升高 13 通过对化石组合的分析 有孔虫的镁钙比值及某些有机化合物 例如 TEX86 英语 TEX86 的数据变化也支持了温度上升这一现象 在古新世 始新世极热事件时期 全球气温上升的精确界限以及该界限是否会随纬度变化而变化等问题 迄今为止依旧悬而未决 海洋表层水的氧同位素及碳酸盐壳沉淀中的镁钙比都是测量并重建过去气温的关键数据 但是这两个用于测量古气温的关键数值在低纬度地区会受到影响 因为在海底重新结晶的碳酸盐会使其值低于形成时的值 另一方面 由于季节因素 这些和其他温度测量替代物 例如 TEX86 在高纬度地区会有所变化 也就是说 当发生碳酸盐和有机碳生成时 温度记录器 偏向夏季 因此偏高 碳排放增加 编辑与当今气候比较 编辑时间线 编辑影响后果 编辑天气 编辑 气温 编辑 海洋 编辑 陆地 编辑 生命 编辑可能原因 编辑大型金伯利岩田喷发 编辑 火山活动 编辑 彗星撞击 编辑 泥炭燃烧 编辑 轨道驱动 编辑 甲烷释放 编辑 海洋环流 编辑环境复苏 编辑相关条目 编辑氣候突變 满江红事件 英语 Azolla event 坎菲尔德海洋 英语 Canfield ocean 可燃冰喷射假说 英语 Clathrate gun hypothesis 气候敏感性 英语 Climate sensitivity 始新世 第二次始新世极热事件 英语 Eocene Thermal Maximum 2 古新世 古近纪 气候临界点参考资料 编辑 1 0 1 1 1 2 1 3 1 4 Francesca A McInerney Scott L Wing The Paleocene Eocene Thermal Maximum A Perturbation of Carbon Cycle Climate and Biosphere with Implications for the Future Annual Review of Earth and Planetary Sciences 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